用两片MAX539实现毫伏信号发生器

仪　器　仪　表　学　报　　　　　　　　　　　　2003年8月

用两片MAX539实现毫伏信号发生器

杨耀权　杨　勇　张冬生

(华北电力大学　保定　071000)

摘要　本文介绍一种用2片12位的D󰃗稳定性强、电路简A转换器MAX539实现度毫伏信号发生器的方法,它具有精度高、洁、实现方便等特点。

关键词　MAX539　D󰃗A转换器　信号发生器

AchievingMillivoltGeneratorWithDoubleofMAX539

YangYaoquan　YangYong　ZhangDongsheng

(NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding071000,China)

Abstract　AnewmethodisintroducedtogeneratethemillivoltwithdoubleofMAX539.Ithascharacteristicsofhighprecision,highstability,briefcircuit,easyachievingandsoon.Keywords　MAX539　DAC　Signalgenerator

1　引　　言

在仪器仪表的校验过程中,要求校验仪能够产出相对应的电压、电流、电阻、频率等信号。比如电厂中使用的对温度信号测量的二次仪表,它的输入信号一般比较小,如果用铂铑10—铂作为温度传感器,那么当温度为100℃时,传感器的输出电压为016mV。所以对应的校验仪就必须具有产生高精度的毫伏信号的能力。在这里用两片12位的D󰃗A转换器MAX539,将一片MAX539作为另外一片MAX539的基准电压的方法搭建了高精度的毫伏信号发生器,实现对微小信号电压输入仪器的校验。它的最高分辨率可以达到VREF・6・10。在模拟电压输出端外接的放大电路在保持其分辨率的基础上,可达到增加其稳定性、减小误差的作用。

-8

图1　MAX539引脚图

　　管脚1(DIN):串行数据输入端,数据在SCLK上升沿输入,输入时高位在前,低位在后;

管脚2(SCLK):串行时钟输入端,最高频率为

14MHz;

管脚3(CS):片选端,低电平有效;

管脚4(DOUT):串行数据输出端,输出时高位在先;

管脚5(AGND):模拟地;

管脚6(REFIN):基准电压输入端,电压值必须小于VDD—2V;

管脚7(VOUT):DAC转换电压输出端,为CMOS电平;

管脚8(VDD):+5V电压,电压范围在415～

515V。

MAX539内部采用倒置的R—2R梯形网络和单

2　MAX539芯片介绍

MAX539是MAXIM公司生产的快速D󰃗A转换

器,它具有接口简单、转换时间短、功耗低、体积小等优点。MAX539的引脚图见图1,它是采用8脚DIP封装,各管脚的功能如下:

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电源的CMOS运算放大器将12位数字量转换成模拟电压。器,最高精度可以达到VREF󰃗2V,即011mV,其中VREF为MAX873A输出的基准电压,为2V。比如在对测量热电耦铂铑10—铂的二次仪表进行校验时,假设二次仪表的测量范围在0～1600℃之间,要校验它在500℃时的测量精度是否达到要求。首先查到铂铑10—铂在

1600℃下输出电压V1为161777mV,在500℃下的输

24

3　应用电路

在本文的应用中主要用2片MAX539、ATC52以及一些外围电路,其中一片的基准电压源用到了

MAX873A,为了避免噪声,在MAX873A和MAX539

出电压V2为41233mV,因为采用MAX837A作为基准电压源,所以U2的基准电压为2V,那么向U2输入的数据DU2为:

12

2)+1DU2=fix(V1・2󰃗

之间接上一个电容。具体电路图见图2。

此时U2的输出电压VOUT1为:

2VOUT1=DU2・2󰃗

1212

向U3的输入数据DU3为:

DU3=fix(V2・2󰃗VOUT1)

此时U3的输出电压VOUT2为:

2VOUT2=DU3・VOUT1󰃗

12

以上式中函数fix()表示向左取整的意思。将数据带入可得DU2=35,VOUT1=171090mV,

DU3=1014,VOUT2=41231mV。此时输出与标定值之间的误差为0105%,能够达到一般仪器的校验精度要求。在输出电压特别小的时候,可以通过接在U3后边的放大电路来调整输出精

图2　应用电路图度。例子仍然如前,如果放大器的放大倍数为10时,分别将DU2和DU3放大10倍,即:

2・10)+1DU2=fix(V1・2󰃗

1212

在应用过程中,ATC52单片机数据串行输出采用方式0,RXD端输出数据,TXD端输出移位脉冲。首先置P111为0,置P112端为1,将选通U2,屏蔽U3,然后向U2输入数据,这儿的数据值由校验的二次仪表的量程确定,将U2的输出电压作为U3的参考电压,然后置P111为1,置P112端为0,选通U3,屏蔽

U2,接着向U3输入数据,这儿的数据值由校验值和U2的输出电压共同决定,最后通过一滤波放大电路输

DU3=fix(V2・2󰃗VOUT1・10)

将数据带入可得DU2=344(014EH),VOUT1=

1671969mV,DU3=1032(0408H),VOUT2=421320mV。此时输出与标定值之间的误差为0102%,由此可见外接一放大电路降低了校验仪的输出误差。

具体单片机程序如下:

出最后结果。用2片MAX539来实现毫伏信号发生

MOVSETBCLRMOVMOVCLRMOVMOVCLRSETB

SCON,P112P111A,SBUF,99HA,SBUF,99HP111

A

;清除发送中断位标志;片选信号置1,屏蔽U2

(下转第42页)

#00H;设置串行口通信方式为0,TXD开始输出移位脉冲

;片选信号置1,屏蔽U3;片选信号置0,选中U2

#01H;将待传输给U2的高8位数据送交给SBUFA

;清除发送中断位标志

#4EH;将待传输给U2的低8位数据送交给SBUF

42仪　器　仪　表　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　第24卷　

用则是一个难点问题,不过在通过经验和不断的试验之后建立起来的小波函数则比傅立叶变换有更好的仿真效果。

(3)在频域中,傅立叶变换具有较好的局部化能

分析起,通过对电压闪变信号的检测及仿真,发现小波变换比傅立叶变换分析更为有效。　　参考文献

1　.Wavelet2Ming2TangChen,A.P.SakisMeliopoulos

basedAlgorithmforVoltageFlickerAnalysis,IEEE.onP.D.2000,732～737.Trans

2　SHYH2JIERHUANG,CHENG2TAOHSIEH.Applica2

tionofContinuousWaveletTransformforStudyof.VoltegeFlicker2GeneratedSignals

IEEETRANSAC2

TIONSONAEROSPACEANDELECTRONICSYS2

力,特别是对于那些频率成分比较简单的确定性信号,傅立叶变换很容易把信号表示成各频率成分的叠加和的形式。但是在时域中,傅力叶变换没有局部化能力,无法从f(t)的傅立叶变换F(w)看出f(t)在任一时间点附近的性态。在电能质量监测中,应用小波变换方法可以对谐波和闪变同时进行分析,结果一目了然,而且在图4的d6示意图中,可以清楚地看出电压闪变发生的时间,这也是应用小波变换的优点之一。

总之,我们选用小波变换来分析电压闪变主要是利用小波分析比傅立叶更优越的地方。比如自适应分辨分析(高频时候时窗变窄,低频时候时窗变宽);按照频带处理频域的信息(傅立叶变换是按照频点处理);时频局部分析(信号的局部发生波动时,他不会像傅立叶变换一样把影响扩散到整个频谱,而只改变当时一小段时间的频谱分布)。所以,本文从小波的基本理论

～931.TEMS.2000,36(3):925

3　L.Angrisani,P.Daponte,M.D..AMeasurementMethodBasedontheWaveletTransformForPower.QuanlityAnalysis(4):990～998.

4　石志强,任震,黄雯莹1小波分析及其在电力系统中的应

.OnP.D.,1999,13IEEETrans

用(二)理论基础1电力系统自动化,1997,2:13～171

5　张贤达1现代信号处理1北京:清华大学出版社1

(上接第38页)

CLRMOVMOVCLRMOVMOVCLRSETBRET

P112A,SBUF,99HA,SBUF,99HP112

AA

;片选信号置0,选中U3

#04H;将待传输给U3的高8位数据送交给SBUF

;清除发送中断位标志

#08H;将待传输给U3的低8位数据送交给SBUF

;清除发送中断位标志;片选信号置1,屏蔽U3

验,由于电路简洁,可以实现就地校验的目的。

4　总　　结

用D󰃗实用性A转换器产生毫伏信号,电路简洁、强。外接精密的放大电路,增加了输出信号的精度和稳定性。用这种方法产生的毫伏信号,配合其它电路,能够满足对电厂用于测传感器温度的二次仪表进行校

　　参考文献

1　刘海涛,周永强.低功耗12位串行数模转换器MAX539

及其应用.国外电子元器件,2002,(8):58～601

2　高魁明.热工测量仪表.北京:冶金工业出版社,1985,280

～2951